QT地區層間多次波識別與壓制方法

劉田田，薛野，唐新媛，王海峰

（中國石化華東油氣分公司勘探開發研究院，江蘇南京210000）

QT 凹陷是位于蘇北盆地東臺坳陷中部的一個次級凹陷，該區具有較大的油氣勘探潛力。隨著勘探程度的深入，勘探目標逐漸由構造型油藏向巖性油藏及小斷塊油藏方向發展，勘探精度不斷提高，同時對地震資料精度要求也越來越高。但該地區層間多次波發育，影響了地震資料成像的真實性及對巖性油藏和小斷塊油藏的正確認識，因此，需壓制層間多次波，從而來提高地震資料的成像精度。

層間多次波的壓制一直是QT 地區地震資料處理中的難題。由于該區目標層系—中淺層反射信息豐富，且地震資料信噪比相對較高，層間多次波未對其整體構造認識產生影響。因此，為了不傷害有效波，在以往地震資料處理中不對多次波做針對性處理，而是利用疊加本身所具有的壓噪特性對其進行壓制，但這種方法并不能有效壓制該波，在剖面上仍存在混波效應，甚至可能產生構造假象，顯然，這種方法已不能滿足當前高精度地震勘探的需求。

目前多次波壓制方法可分為2類：一是基于地震波運動學差異的濾波方法，利用多次波和一次波間速度差異，通過選擇合理的方法來消除多次波，其主要方法包括預測反褶積法、F-K 域濾波法[1]、共中心點疊加法和Radon 變換法[2-5]；二是基于波動理論的預測減法，通過模擬實際波場或反演地震數據來預測多次波，再從原始地震數據中減去多次波反射信號[6]。壓制多次波的方法在應用時都有一定的前提條件，如濾波方法要求多次波和一次波之間存在較大速度差異，預測減法則要求地震數據完整及近偏移距數據不能缺失等，滿足前提條件就能取得較好的壓制效果，否則將會傷害有效反射信號[1]。近年來，針對QT地區層間多次波常采用F-K域濾波、Ra?don變換等壓制方法，這些方法對與一次波速度差異較大的多次波壓制效果明顯，但對速度差異較小的則效果較差。綜合分析QT 地區層間多次波特點及不同壓制方法應用效果后，得出采用高精度Radon變換法對層間多次波進行壓制具有較好的效果，明顯提高了層間弱反射信號的信噪比。

1 層間多次波的產生、特點及識別

1.1 多次波的產生及特點

根據多次波與反射界面的關系可將其分為自由表面多次波和層間多次波，自由表面多次波是指在某一深層界面發生反射的波，在地面又發生了反射，并在兩界面間多次往返形成的多次波。這類多次波多見于海上地震資料，具有周期性、高階、分布范圍大等特點。層間多次波是指在幾個界面上發生多次反射，或在一個薄層內發生多次反射所形成的多次波。理論上，地下反射界面都會產生層間多次波，但對有效波影響比較大的是具有較強反射系數界面所產生的多次波，其反射過程中沒有自由界面的參與。層間多次波多見于陸上地震資料，具有非周期性、低階、覆蓋范圍小、與深部層位反射互相干涉等特點，大多是由基巖面、不整合面或火成巖界面等強反射界面反射而產生的。層間多次波的波場、運動學特征都十分復雜，通常其速度與一次波的速度接近，剩余時差較小，與一次波互相干涉，因此，導致了對層間多次波的識別與壓制較困難，QT地區地震資料中的多次波即為此類波。

QT 地區淺層發育砂礫巖、中深層大面積發育多套火成巖，它們對地震信號都產生較強的屏蔽作用，且極易產生能量較強的層間多次波，導致該區地震資料混波現象較嚴重。由火成巖導致的層間多次波因其速度與一次波差異較大而較易識別和壓制，而砂礫巖產生的多次波速度較低，在中淺層與一次波的速度差異較小，難以識別和壓制，因此，將重點研究此類多次波。

1.2 層間多次波的識別

層間多次波的波場特征和運動學特征十分復雜，反映在地震道集中，其速度與一次波的速度剩余時差比較小，周期性不明顯，識別困難。但在速度譜、動校CMP（共中心點）道集及疊加剖面上多次波具有一定的特點和規律，可通過對這3方面進行綜合分析從而來判斷其是否存在，以及存在的范圍。

1）速度譜分析：因多次波的速度與產生多次波地層的速度相近，在速度譜上多次波通常表現為一組具有一定規律的能量團。該組能量團所指示的速度基本相同、小于相同時間一次波的速度。但由于多次波的存在，使得一次波能量團集中性變差。

2）動校CMP道集分析：因為層間多次波速度小于與其相同時間的一次波速度，所以使用一次波速度對CMP 道集做動校正后，多次波通常會因動校正量不足而隨著偏移距的增大向下彎曲，尤其在中、遠道上特性更為明顯。

3）疊加剖面分析：在地質分層較少的地區，層間多次波在疊加剖面上的成像較有規律，通常會在小于其一次反射波2倍時間處開始出現；但在地質分層較多地區，一次波與層間多次波在道集上互相交叉，成像時也互相影響，此類多次波在剖面上就不易被識別[1]。

QT 地區由砂礫巖強反射界面形成的層間多次波速度較低，與一次波互相影響，從疊加剖面上看難以識別（圖1），但疊前時間偏移剖面可清晰看出層間多次波的存在（圖6a中波組M）。此時需結合速度譜能量團和動校正CMP道集的特征來判斷層間多次波的特點及分布范圍。圖2a 為該區CMP870處的速度譜，可以看到0.9 s后有一組能量團規律性的出現，且該組能量團指示多次波速度為2 100 m/s。圖2b為經一次波動校正后的CMP 道集，在1.2 s 后出現了多組拋物線狀反射波組。根據對圖2a中多次波能量團的分析認為拋物線同向軸應在0.9 s 以下出現，但由于該組多次波速度與一次波速度相近，且一次波反射信息豐富，導致二者互相影響，在道集上難以識別，因此，在0.9～1.2 s內的多次波需通過與速度譜相結合來判斷是否存在。圖3為包含圖2中CMP870點的常速掃描疊加剖面，其疊加速度為2 100 m/s，0.9 s以下的水平同相軸主要為多次波，同相軸P 具有能量強、頻率低的地震反射特征，而在0.9 s之后出現了許多與同相軸P形態一致的同相軸M。根據地質認識，同相軸P所對應的地層為強波阻抗的砂礫巖，同相軸M則是同相軸P的層間多次波。

圖2 共中心點870處速度譜及動校正道集Fig.2 Velocity spectrum and NMO gather at CMP870

圖3 采用2 100 m/s常速掃描疊加剖面Fig.3 Stacked section scanned at a constant speed of 2 100 m/s

2 層間多次波的壓制

多次波與一次波在Radon 域能夠實現更好的分離，所以基于Radon變換的多次波壓制技術在實際地震數據處理中得到了廣泛應用。根據求和路徑的不同，Radon變換分為線性Radon變換、拋物線Radon變換和雙曲線Radon 變換。拋物線Radon 變換具有多次波剩余時差較大時壓制效果好、對多次波和一次波分辨能力強、對近道缺失不敏感、保真性好等優點；但仍存在多次波剩余時差較小時易損傷近偏移距數據，參數選擇不當時產生假頻等缺點[5,7,8]。高精度Radon 變化法是在拋物線Radon 變換的基礎上優化算法，引入稀疏約束條件，對數據進行稀疏加權，這樣就提高了一次波和多次波能量團的聚焦效果，即提高了Radon變換的分辨率。運用此方法，可在保護一次波能量團的前提下較好的切除多次波能量團，實現對多次波更好的壓制及對一次波更好的保護，同時又減少或避免了由于空間采樣不足所造成的假頻現象，是目前拋物線Radon變化法中實際應用效果較好的一種多次波壓制方法[9-13]。

在QT 地區進行了多種層間多次波壓制方法研究，如FK域濾波、常規Radon變換和高精度Radon變換等（圖4），試驗表明，常規Radon 變換法壓制層間多次波后仍有殘余；FK 域濾波法易產生混波效應，降低主頻；而高精度Radon變換法對多次波壓制效果明顯較好，在提高信噪比的同時保真度更高。

高精度Radon 變換法具體步驟是[1,5,7]：首先對速度譜、動校正CMP道集、一次波疊加剖面及常速度掃描疊加剖面的特征進行綜合分析，從而確定包含多次波的范圍；然后選取包含多次波的CMP道集，使用一次波速度進行動校正，通過實驗分析選擇合適的流程與參數，采用高精度Radon變換法壓制層間多次波；最后將壓制多次波后的CMP道集進行反動校正，并將其與無多次波的CMP 道集進行合并，恢復形成經過壓制多次波后的常規地震數據，再通過重新速度分析，獲得更為準確的疊加速度。

圖4 不同方法壓制層間多次波后動校正CMP道集Fig.4 CMP gathers after NMO correction that some different methods are adopted to suppress multiples

圖5 CMP870處層間多次波壓制后速度譜及動校正道集Fig.5 Velocity spectrum and NMO gather of velocity analysis after multiple suppression at CMP870

圖5為QT地區層間多次波壓制后的速度譜與動校CMP道集，與圖2相比，速度譜上多次波能量團明顯減弱，一次波能量團更集中；動校道集上彎曲同相軸明顯減少，一次波同相軸連續性更好。將壓制多次波前、后疊前時間偏移剖面進行對比可知（圖6），壓制多次波后，反射波組R層間信息更加豐富，波組連續性明顯變好，復波現象明顯減少。再將層間多次波壓制前、后疊前時間偏移剖面與鉆井層位進行對比可以看出（圖7），未壓制多次波的剖面上層間信息不連續，波組扭曲，無法正確認識層位的展布特征；而壓制后的剖面信噪比明顯提高，有效波組連續性增強，層間弱反射波組產狀趨于一致，通過地震解釋、層位標定，這樣就與實際鉆井更為吻合。

圖6 多次波壓制前、后疊前時間偏移剖面Fig.6 PSTM section before and after multiple suppression

圖7 層間多次波壓制前、后層位標定Fig.7 Horizon calibration before and after multiple suppression

3 結論與認識

1）QT 地區淺層發育砂礫巖，中深層發育多套火成巖，形成了多個強反射界面，使得層間多次波在整個QT地區廣泛發育，尤其是由淺層砂礫巖強反射界面引起的多次反射影響范圍大，且因與中淺層地層速度差異較小難以壓制。

2）QT 地區層位信息豐富，層間多次波與一次波互相干涉，在疊加剖面上很難判辨是否存在多次波，需結合速度譜和動校CMP 道集分析才能確定層間多次波的來源、特點及分布范圍。

3）層間多次波能否得到有效壓制是制約QT地區精細勘探的難點之一，經試驗及實際應用表明，高精度Radon變換法可有效壓制該區的層間多次波，提高地震資料的信噪比，改善成像效果，特別是通過優化疊前道集、提高速度模型精度，能明顯提高地震成像質量，從而有效提高勘探精度，這種方法可在類似地區的地震資料處理中選擇采用。